[发明专利]一种利用LNG冷能的污水处理系统

说明书

本发明公开了一种利用LNG冷能的污水处理系统，该系统可利用间接和/或直接的方式利用LNG冷能进行污水处理，其中间接处理方式通过超临界二氧化碳萃取去除污水杂质，对应的系统包括超临界二氧化碳污水处理装置(12)、萃取液分离器(13)、空分系统(9)、以及富氧燃烧系统(10)；直接处理方式通过冷冻法处理污水，对应的系统则包括冷冻法污水处理装置(4)。本发明通过对其关键组件的结构及其设置方式、以及相应的冷能利用方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决自然冷能污水处理有限的问题，并且该污水处理系统还可配合富氧燃烧组件使用，既可充分利用LNG冷能，又实现碳的零排放，环保效应好。

技术领域

本发明属于LNG冷能利用和污水处理技术领域，更具体地，涉及一种利用LNG冷能的污水处理系统，该系统对应直接利用LNG冷能通过冷冻法处理污水的方式和/或间接利用LNG冷能通过超临界二氧化碳处理污水的方式这两种方式。

背景技术

近些年来，在全球各国积极加大环境保护力度的背景下，各国天然气消费量及其在一次能源使用中所占的比例不断提高。天然气将成为21世纪的主要能源之一。LNG(即，液化天然气)是目前天然气运输的重要方式之一，在传统的气化工艺中，LNG携带的冷量被海水或空气带走，导致约 830kJ/kg冷量被浪费，同时使得附近海域或站区环境受到严重的冷污染。因此，大力开发LNG冷能，提高冷能利用率具有很高的社会效益和经济效益。

随着经济的发展，中国每年所需处理的污水也越来越多，目前我国每年所需处理污水达700多亿吨。目前新兴的污水处理方法冷冻法无需消耗电能，能节省大量能源，其污水处理过程需要稳定冷能。若将LNG冷能用于此处，不仅可以提高LNG的冷能利用率，还可以为冷冻法提供大量稳定的冷能。根据冷冻净水原理可知，污染物在冷冻过程中将会被排斥至冰下水体中，冷冻对水体中的污染物有一定的浓缩效应，中国专利申请 CN201010104868发明公开了一利用包括风能、太阳能、冷能自然能的污废水处理系统。该系统能处理污水，但系统中冷冻法中冷源为自然冷源，冷量不可控，且其污水处理过程中是将结冰污水通过喷射冰棱的方式分离。其冷源的有限性及污水分离方式决定了该系统只能处理有限污水。

另一方面，超临界CO₂污水处理法，超临界CO₂对工业生产中使用的大量有机溶剂，化学反应、合成过程中的原料、溶剂等具有特殊溶解作用；如果在超临界CO₂中再加入一些极性改性剂，也可使其他物质在超临界CO₂中的溶解度大大增加。所以超临界CO₂对萃取污水中的污染物具有良好的效果。因为CO₂无毒、不易燃；又因超临界CO₂污水处理过程简单，使得该项技术越来越受到人们的青睐。现有技术中涉及超临界CO₂污水处理法的相关装置及方法，均需要单独制取超临界二氧化碳，能耗高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种利用LNG冷能的污水处理系统，其中通过对其关键组件的结构及其设置方式、以及相应的冷能利用方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决自然冷能污水处理有限的问题，并且该污水处理系统还可配合富氧燃烧组件使用，既可充分利用LNG冷能，又实现碳的零排放，环保效应好。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种利用LNG冷能的污水处理系统，其特征在于，包括超临界二氧化碳污水处理装置(12)、萃取液分离器(13)、空分系统(9)、以及富氧燃烧系统(10)，其中，

所述空分系统(9)通过第一换热器与LNG源(1)相连，用于在原始 LNG的冷能作用下对加压空气中的氮气和氧气进行分离得到液态氧和气态氮，原始LNG则经一级吸热得到一级利用后的天然气；

所述富氧燃烧系统(10)内设置有第二换热器，该第二换热器用于对所述液态氧进行换热处理得到气态氧；所述富氧燃烧系统(10)则用于在所述气态氧的作用下进行富氧燃烧得到烟气CO₂；